机械工程学报

作者：顾群飞, 刘顺, 金隼

单位：1. 上海交通大学机械与动力工程学院 上海 200240;2. 上海交通大学机械系统与振动全国重点实验室 上海 200240

关键词：机器人铣削,双向弱刚度,刚度辨识,位姿优化,孪生仿真；

基金：国家自然科学基金(52205487,U23B20101);中国航天科技集团公司第八研究院产学研合作基金(USCAST2021-19);上海交通大学"新进青年教师启动计划"(22X010503456)资助项目

复杂轻合金薄壁舱体铸件的机器人内腔铣削加工是一种舱体类零件内腔减薄加工的新工艺。由于薄壁舱体零件和机器人系统刚性较弱，铣削减薄过程的等效刚度呈现空间分布特性，导致工件加工成形尺寸精度一致性较差。建立准确的机器人铣削加工系统空间刚度辨识方法与表征模型是其精度控制的关键。基于改进的丹纳维特-哈滕伯格(Denavit-Hartenberg，D-H)方法和铣削过程离散仿真建立了工件-刀具-主轴-机器人系统的空间刚度的数学表征模型，可综合考虑铣削加工系统-工件在铣削力作用下的双向变形影响。在此基础上，通过建立机器人铣削系统高保真有限元仿真模型，提出多位姿载荷输入下的机器人系统关节刚度辨识方法，由此实现多轴机器人系统空间刚度的准确表征；考虑铣削系统刚度随运动空间分布特性，在高保仿真模型的基础上，针对筒形舱体内腔铣削特点，开展机器人铣削加工系统位姿分析及实验验证。结果表明：通过建立工件-刀具-主轴-机器人系统的高保真有限元仿真模型，在提升机器人系统关节刚度辨识精度的基础上，可实现铣削加工系统-工件在加工过程中的空间刚度解析，有效提升机器人铣削系统空间加工精度和工件轮廓精度。

来源：2025年第23期

《机械工程学报》期刊编辑部

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